CN209726264U - 一种旋流器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种旋流器，包括：空心轴(100)；多个中空的叶片(200)，其均匀设于空心轴(100)上并与空心轴(100)连通，叶片的表面为曲面并设有多个通孔(201)；多个支撑结构(300)，其与多个中空的叶片(200)对应，支撑结构(300)为三角形，其中，叶片(200)的先迎流体端与三角形的一边为一体结构，该三角形的另一边与空心轴(100)为一体结构；外壳(400)，其用于包裹多个中空的叶片(200)。通过该一体成型设计的旋流器，通过修整使其叶片的旋流数均大于0.5，从而使旋流器产生回流区，利于燃料和助燃流体的混合，另外，三角形的支撑结构能够均匀流体，使流体方向一致化，后期不需要去除。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃烧器技术领域，尤其涉及一种旋流器。
背景技术
燃气轮机燃烧室满负荷时常工作在贫燃料预混状态，燃料流速可达 50m/s以上，但为了保持火焰稳定燃烧需要产生低速回流区，研究表明旋流数大于0.5时可以产生回流区，因此常见的技术手段如下。轴向旋流器，此方法中燃料由叶片内喷出，叶片采用直叶片或直叶片和具有一定曲率的弯曲叶片组成，其中弯曲叶片的设计根据旋流数设计，或者采用中心旋流器，中心旋流器用于喷射替补燃料，中心旋流器产生高旋流数的值班燃料与主燃料混合产生中心回流区；径向旋流器，采用径向进气的方式进行工作，常使用在当燃烧室头部轴向短的E级及以下燃气轮机中，常用于实验燃烧台、中小型燃机燃烧室、航空发动机燃烧室等，在重型燃机中一般使用轴向旋流器或者轴向旋流器与径向旋流器结合使用；锥形旋流器，通过半圆锥的两瓣交错排布，通过切向出气产生旋流，铸造方式制造复杂。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型提供了一种旋流器，以至少解决以上技术问题。
(二)技术方案
本实用新型提供了一种旋流器，包括：空心轴100；多个中空的叶片 200，其均匀设于所述空心轴100上并与所述空心轴100连通，所述叶片的表面为曲面并设有多个通孔201；多个支撑结构300，其与多个中空的叶片200对应，支撑结构300为三角形，其中，叶片200的先迎流体端与三角形的一边为一体结构，该三角形的另一边与空心轴100为一体结构；外壳400，其用于包裹多个中空的叶片200。
可选地，外壳400包括固定部分401与可拆卸部分402，固定部分401 与多个中空的叶片200的叶顶为一体结构，可拆卸部分402与固定部分401 分离时，使多个中空的叶片200露出。
可选地，空心轴100、多个中空的叶片200、多个支撑结构300及外壳的固定部分401一体成型。
可选地，空心轴100、多个中空的叶片200、多个支撑结构300及外壳的固定部分401通过增材制造一体成型。
可选地，采用增材制造技术依次打印空心轴100、多个支撑结构300、外壳的固定部分401及多个中空的叶片200。
可选地，中空的叶片200的数量为8个。
可选地，每一中空的叶片200上的通孔201数量为4个。
可选地，多个中空的叶片200中每一中空的叶片200均包括一吸力面 202、一压力面203、一前缘204、一后缘205及一叶顶面206，其中，吸力面202和压力面203用于改变流体的流向，叶顶面206用于沿流体方向将吸力面202和压力面203密封连接，吸力面202与压力面203在先迎流体端通过前缘204密封连接，在后迎流体端通过后缘205密封连接，吸力面202设有2个通孔201，压力面203设有2个通孔201。
可选地，固定部分401和/或可拆卸部分402外表面设有定位卡口403，用于与外部结构固定。
可选地，多个支撑结构300中每一支撑结构的一边与叶片200的的前缘204重合。
(三)有益效果
本实用新型提供了一种旋流器，提供了一种一体成型设计的旋流器，通过修整使其叶片的旋流数均大于0.5，从而使旋流器产生回流区，利于燃料和助燃流体的混合，同时该结构没有不必要结构，结构轻便。
附图说明
图1示意性示出了本公开实施例的旋流器的立体图；
图2示意性示出了本公开实施例的旋流器的主视图；
图3示意性示出了本公开实施例的旋流器多方向的示意图，其中，图3B示意性示出了本公开实施例的旋流器的正视图，图3A示意性示出了本公开实施例的图3B对应的剖视图，图3C示意性示出了本公开实施例的图 3B对应的左视图，图3D示意性示出了本公开实施例的图3C对应的剖视图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
本实用新型提供了一种旋流器，旋流器用于使流体产生旋流，参见图 1和图2，该旋流器包括：空心轴100；多个中空的叶片200，其均匀设于空心轴100上并与空心轴100连通，叶片200的表面为曲面并设有多个通孔201；多个支撑结构300，其与多个中空的叶片200对应，支撑结构为三角形，其中，叶片200的先迎流体端与三角形的一边为一体结构，该三角形的另一边与空心轴100为一体结构；外壳400，其用于包裹多个中空的叶片200。本公开实施例中的示意的旋流器适应于30～40MW量级低污染燃烧室内。
具体的，如图3所示，图3B为该旋流器的正视图，图3C为图3B中的正视图对应的左视图，图3D为图3C中B-B部分对应的剖视图，图3A 为图3B中正视图的A-A处对应的剖视图，空心轴100，该空心轴端面设有一圆孔101，该圆孔部分或全部贯通该空心轴100，该空心轴内为中空设计，燃料可以通过该空心轴中的中空部进入叶片200，在增材制造中该空心轴用于生长叶片等装置以生成完整的旋流器；
多个中空的叶片200，多个中空的叶片均匀设于空心轴100的一端，多个中空的叶片200中的每一中空的叶片200均由一吸力面202、一压力面203、一前缘204、一后缘205及一叶顶面206组成，其中，吸力面202 和压力面203用于改变流体的流向，叶顶面206用于沿流体方向将吸力面 202和压力面203密封连接，吸力面202与压力面203在先迎流体端通过前缘204连接，在后迎流体端通过所述后缘205密封连接；吸力面202、压力面203、前缘204、后缘205及叶顶面206组成中空叶片200，中空的叶片200与空心轴100中的圆孔101贯通，多个中空的叶片200的每一中空的叶片200均包括多个数量的通孔201；具体的，叶片200的个数由实际的燃烧情况设定，本公开实施例中优选为8个叶片，可以根据流体情况进行设定，多个中空的叶片200设置在空心轴100的一端，按相同的安装方向，安装于空心轴100的四周，多个中空的叶片200中的每一叶片均由五部分组成即吸力面202、压力面203、前缘204、后缘205及叶顶面206，其中，吸力面202和压力面203用于改变流体的流向，该吸力面202和压力面203均为曲面，均是基于可控扩散叶型方法进行设计得到，使得其旋流数均大于0.5，以使流体产生旋流区，叶顶面206用于沿流体方向将吸力面202和压力面203连接，其设于叶片的叶顶201处，将压力面203和吸力面202相对于空心轴100的顶部进行密封。另外还需要将压力面203 和吸力面202的迎流体端进行密封，对吸力面202与压力面203在先迎流体端通过前缘204连接，在后迎流体端通过后缘205连接，通过以上方式，吸力面202、压力面203、前缘204、后缘205及叶顶面206组成中空叶片 200，叶片200与空心轴100连接处贯通，使得空心轴中的燃料等流体可以流入叶片200，该叶片200上设有多个通孔201，具体通孔201的数量可以根据燃料的掺混度、燃料所需的流量以及该旋流器的所在燃烧室的负荷进行确定，本公开实施例中该压力面202和吸力面203上均优选设置2 个通孔201。采用此方法设计的叶型使得气流持续加速到叶型最大厚度处，进而使得该叶片周围的流体不会出现逆压梯度，不会产生流体分离，在叶片尾缘部分的旋流数不小于0.5。
多个支撑结构300，多个支撑结构300的数量与多个中空的叶片200 的数量相同，每一支撑结构300均与一中空的叶片200的前缘204连接，每一支撑结构300的形状可以为类三角形，由于使用增材制造技术对旋流器进行制造，由空心轴100的非安装叶片端进行打印制造，逐渐向上打印，如图2所示的打印方向，因此在打印叶片200时需要有与叶片200连接的过渡段实现对叶片200进行打印时的支撑，因此该支撑结构300由图3所示的底端逐渐打印的过程中对应的高度逐渐生长，待打印至叶片部分时该支撑结构300的高度与叶片200叶高相同，因此该支撑结构300可以是类三角形或其他逐渐长高的形式。另外紧挨叶片顶部的部分还可以设置一体打印的外壳的固定部分401，外壳有固定部分401和可拆卸部分402(图中未示出)组成，该外壳400设于叶片200的外围并与叶片的叶顶面206 连接，该外壳400上还可以设置定位卡口403，可与外部结构进行固定。
因此在制造时，可以根据旋流器所在燃烧室的负荷，燃料的掺混度、燃料流量等参数设置计算得到所需的中空的叶片200个数及中空的叶片上的通孔201数量。本公开实施例中优选的中空的叶片200个数为8个，每一中空的叶片的压力面202和吸力面203均设有2个通孔201。使用可控扩散叶型方法对中空的叶片200进行修整，使得整个中空的叶片200的旋流数不小于0.5，以产生回流区，另外使得气流持续加速到叶型最大厚度处，进而使得该叶片200周围的流体不会出现逆压梯度，不会产生流体分离。根据燃料速度和流量等参数确定空心轴内圆孔101的直径。根据中空的叶片200安装于空心轴100后的尺寸确定外壳400的尺寸以使该外壳 400和中空的叶片200完全配合便于打印，并根据中空的叶片200的高度设计支撑结构300，形成打印时的必要支撑，同时多个支撑结构300在空心轴100上生成的类似栅栏的结构，该支撑结构300与叶片200连接使其可以作为叶片的一部分使流体方向一致化，使来流更加均匀，同时该支撑结构300后期不需要去除。外壳400上还可以设置定位卡口403，用于与外部装置进行固定。根据上述获得的中空的叶片200、空心轴100、支撑结构300及外壳400的尺寸建立旋流器模型。采用增材制造技术上述设计的旋流器模型生成旋流器。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种旋流器，其特征在于，包括：
空心轴(100)；
多个中空的叶片(200)，其均匀设于所述空心轴(100)上并与所述空心轴(100)连通，所述叶片(200)的表面为曲面并设有多个通孔(201)；
多个支撑结构(300)，其与所述多个中空的叶片(200)对应，所述支撑结构(300)为三角形，其中，所述叶片(200)的先迎流体端与所述三角形的一边为一体结构，该三角形的另一边与所述空心轴(100)为一体结构；
外壳(400)，其用于包裹所述多个中空的叶片(200)。
2.根据权利要求1所述的旋流器，其特征在于，所述外壳包括固定部分(401)与可拆卸部分(402)，所述固定部分(401)与所述多个中空的叶片的叶顶为一体结构，所述可拆卸部分与所述固定部分分离时，使所述多个中空的叶片露出。
3.根据权利要求1所述的旋流器，其特征在于，所述空心轴(100)、多个中空的叶片(200)、多个支撑结构(300)及外壳的固定部分(401)一体成型。
4.根据权利要求1所述的旋流器，其特征在于，所述空心轴(100)、多个中空的叶片(200)、多个支撑结构(300)及外壳的固定部分(401)通过增材制造一体成型。
5.根据权利要求4所述的旋流器，其特征在于，采用增材制造技术依次打印空心轴(100)、多个支撑结构(300)、外壳的固定部分(401)及多个中空的叶片(200)。
6.根据权利要求1所述的旋流器，其特征在于，所述中空的叶片(200)的数量为8个。
7.根据权利要求1所述的旋流器，其特征在于，所述每一中空的叶片上的通孔(201)数量为4个。
8.根据权利要求7所述的旋流器，其特征在于，所述多个中空的叶片中每一中空的叶片均包括一吸力面(202)、一压力面(203)、一前缘(204)、一后缘(205)及一叶顶面(206)，其中，所述吸力面(202)和压力面(203) 用于改变所述流体的流向，所述叶顶面(206)用于沿流体方向将所述吸力面(202)和压力面(203)密封连接，所述吸力面(202)与压力面(203)在先迎流体端通过所述前缘(204)密封连接，在后迎流体端通过所述后缘(205)密封连接，所述吸力面(202)设有2个所述通孔(201)，所述压力面(203)设有2个所述通孔(201)。
9.根据权利要求2所述的旋流器，其特征在于，所述固定部分(401)和/或可拆卸部分(402)外表面设有定位卡口(403)，用于与外部结构固定。
10.根据权利要求8所述的旋流器，其特征在于，所述多个支撑结构(300)中每一支撑结构的一边与所述叶片的前缘(204)重合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920129860.3U CN209726264U (zh) | 2019-01-25 | 2019-01-25 | 一种旋流器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201920129860.3U CN209726264U (zh) | 2019-01-25 | 2019-01-25 | 一种旋流器 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209726264U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109708144A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-03 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种旋流器 |
| CN111121090A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-08 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种改善掺混的旋流燃烧室结构 |
-
2019
- 2019-01-25 CN CN201920129860.3U patent/CN209726264U/zh active Active
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| CN109708144A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-03 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种旋流器 |
| CN109708144B (zh) * | 2019-01-25 | 2024-03-01 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种旋流器 |
| CN111121090A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-08 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种改善掺混的旋流燃烧室结构 |
| CN111121090B (zh) * | 2020-01-17 | 2024-08-16 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种改善掺混的旋流燃烧室结构 |
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